CCD contra CMOS-Sensor

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Lavendel

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Habe zufällig im Internet eine Gegenüberstellung von CCD- und CMOS-Sensoren in digitalen Kameras verarbeitet - gelesen, die mich total verunsichert hat. Daraufhin habe ich mich weiter informiert, aber "alle" Fachberichte hatten das gleiche Ergebnis, dass CCD Sensoren eindeutig lichtempfindlicher sind und "weniger Bildrauschen" verursachen als CMOS-Sensoren, also ein CCD-Sensor unbedingt vorzuziehen sei.
Das steht allerdings im glatten Widerspruch zu dem was man nun von den Modellen D 3 und D 300 hört bzw. als Testbilder sieht, da soll es ja merklich weniger rauschen. Alles nur Werbung, weil ja die CMOS-Sensoren viel billiger in der Herstellung sind?

Was stimmt denn nun, kennt sich von Euch jemand auf diesem Gebiet aus?

Ich bin richtig verunsichert und bevor ich das nicht geklärt habe, werde ich den Kauf der D 300 erstmal zurückstellen.
Servus Inge
 
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CMOS-Sensoren bieten weniger lichtempfindliche Fläche als CCDs, was an der Verschaltung liegt. (nur ca 30% lichtempfindliche Fläche) Dafür lassen sich aber CMOS-Sensoren partiell auslesen. Da man ja die FX-Kameras auch im DX-Format nutzen möchte, ist hier die CMOS-Technologie von Vorteil.
Ein weiterer Vorteil von CMOS ist, dass man viele Verarbeitungsschritte schon im Chip vornehmen kann, die man beim CCD nach dem Auslesen vornehmen müsste. Die gesamte Digitalisierung geschieht bei CMOS schon auf dem Chip. Dadurch ist der Aufwand für externe Verarbeitung in der Kamera bei CMOS deutlich geringer und damit günstiger als bei CCDs.
Dazu sind CMOS-Sensoren schneller beim der Bildrate und günstiger in der Herstellung.
Generell ist der CCD von der Bildqualität wohl überlegen. Der CMOS-Sensor hat auch das Problem, dass gleichfarbeige Flächen nicht immer gleichfarbig erscheinen, da ja jeder Bildpunkt einen eigenen A/D-Wandler hat. Diese einzelnen Wandler arbeiten aber nicht alle zu 100 % gleich, sondern es gibt Schwankungen.
Dafür sind CCDs wiederum anfälliger für unschöne Effekte wie Blooming.

Ich denke bei den Hersteller spielt erstmal der Preis eine tragende Rolle und da ist der CMOS wohl die erste Wahl.
 
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Hallo Inge.

Kann nur das fehlende Bildrauschen bestätigen. Habe am Samstag zum ersten mal die D300 in den Händen gehabt. Bisher dachte ich nur, warum soll ich meine noch nicht ein Jahr alte D200 abgeben....
Wenn Du dann Bilder von der D300 mit ISO 3200 auf dem Display siehst.... Toll! Dann noch die Spielereien bedenkst mit der Bildverarbeitung (integriertes D-Lightning, Motiverkennung, d.h. Erkennung von Hauttönen usw.)
Hat mich doch sehr ins Schwanken gebracht! Auch wenn die D200 ne TOLLE Kamera ist! Obendrein kostet die D3o0 noch ein paar Euro ;o)
Ich meditiere noch!!!

Cheers
Stephan
 
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Vielen Dank für die superschnelle Antwort. Frage für mich wäre: Kaufe ich mir die D 200 (CCD Sensor) oder doch die neue D 300 mit dem CMOS-Sensor?
Für mich spielt die Bildqualität die grösste Rolle, hinzu kommt noch, dass die D 200 ab Isoempfindlichkeit 100 angeboten wird, auch darauf lege ich Wert und die D 300 erst ab 200 Iso. Wie würdest Du Dich entscheiden?
Freue mich auf Deine Antwort,
servus Inge
 
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Hallo Inge!

Meine Entscheidung wäre Glasklar! Die D200 ist eine sehr gute Kamera. Ich bereue deren Kauf keine Sekunde!
Die D300 rauscht bei ISO 3200 im Display anscheinend kaum, die D200 rauscht bei ISO 1600 deutlich. So daß ich die Kamera falls irgendwie möglich immer auf ISO 100 habe.
Die D300 kann auf ISO 100 runtergeschaltet werden (low3 oder so), sie rauscht aber nicht bei ISO 200!
Obendrein ist sie laut Listenpreis 200€ teurer als die D200, allerdings bekommt man die D200 bei Händlern auch unter 1300€

Also entscheide Dich richtig! Und mach mir ne lange Nase! :p

Cheers
Stephan
 
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Hallo Stephan,
genau diese Widersprüche hinsichtlich Bildrauschen sind mir ja unklar. Auf diese Unterschiede bei den Sensoren bin ich durch meine Suche im Internet wegen der unterschiedlichen Isoangaben gestossen, weil ich eigentlich eine Kamera möchte, welche einen Sensor mit Grundempfindlichkeit ab 100 Iso beinhaltet, was bei der D 200 der Fall ist, nicht aber bei der D 300 (D3).
Da kamen die Sensoren ins Spiel und wirklich "alle" fachkompetenten Internetseiten haben den CCD-Sensor als den qualitativ besseren bezeichnet, nicht zuletzt wegen des geringeren Rauschverhaltens.
Als Vorteil der CMOS-Sensoren wurde lediglich das Vermeiden von Blooming genannt.
Ich bin verunsichert weil ja gerade das geringe oder fast kein Rauschen bei den Testbildern immer wieder hervorgehoben wurde und ja auch das bisherige Flaggschiff die D2Xs ebenfalls diesen CMOS-Sensor hat und deren wirklich hervorragende Bildqualität ist ja hinreichend bekannt.
Servus Inge
 
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Lavendel schrieb:
Habe zufällig im Internet eine Gegenüberstellung von CCD- und CMOS-Sensoren in digitalen Kameras verarbeitet - gelesen, die mich total verunsichert hat. Daraufhin habe ich mich weiter informiert, aber "alle" Fachberichte hatten das gleiche Ergebnis, dass CCD Sensoren eindeutig lichtempfindlicher sind und "weniger Bildrauschen" verursachen als CMOS-Sensoren, also ein CCD-Sensor unbedingt vorzuziehen sei.
Das steht allerdings im glatten Widerspruch zu dem was man nun von den Modellen D 3 und D 300 hört bzw. als Testbilder sieht, da soll es ja merklich weniger rauschen. Alles nur Werbung, weil ja die CMOS-Sensoren viel billiger in der Herstellung sind?

Was stimmt denn nun, kennt sich von Euch jemand auf diesem Gebiet aus?

Ich bin richtig verunsichert und bevor ich das nicht geklärt habe, werde ich den Kauf der D 300 erstmal zurückstellen.
Servus Inge

Hallo Inge. Laß Dich nicht irritieren.

Für das normale Fotografieren ist die Unterscheidung mittlerweile so gut wie irrelevant. Zwischen dem Moment, an dem Photonen auf die Oberfläche des Sensors auftreffen bis zum von Dir betrachteten Bild (auch RAW) sind soviele Einflußfaktoren dabei, daß du nicht mehr unterscheiden kannst, womit ein Bild aufgenommen wurde (CCD oder CMOS). Anbei eine Liste der Einflußfaktoren die kürzlich in einem sehr technischen Thread in dpreview diskutiert wurde.

Nur einige Faktoren die in die Gleichung aufgenommen werden müssen.
1) Sensorfläche pro Pixel
2) Fillfactor eben dieser Sensorfläche (=% der aktiven Fläche pro Pixel)
3) Die Güte der optischen Linse über dem lichtempfindlichen Teil
4) Die optische Güte des Farbfilters (Bayer Mosaik)
5) Das Grundrauschen des Sensors (bestimmt durch die chemischen und elektronischen Eigenschaften des Sensors)
6) Shot Noise = das Rauschen daß beim Auftreffen der Photonen auf dem Sensormaterial ausgelöst wird
7) Die "Well Capacity" . Wieviele Photonen können pro Photosite aufgenommen werden, bevor es zum Überlauf kommt. Die D3 hat mit ca. 80.000 Photonen die höchste Well capacity aller modernen Dslrs.
8) Der Einfluss der Quanteneffizienz. Pro ca. 16 Photonen steigt bei der D3 der intensitätslevel um einen Wert an (bei 12bit gibt es ca. 4095)
8) Der Vorgang des Zählens der Photonen ist im Prinziip eine Schätzung. Kein Sensor zählt derzeit tatsächlich die Photonen (dann könnten wir von wirklich digitalen Kameras sprechen).
9) Canon und Nikon Kameras unterscheiden sich im Nullpunkt bei der A/D Wandlung. Deshalb sind Canon Kameras besser für die Astrofotografie.
9) Abhängig von den ISO Einstellungen kommt noch das Rauschen der Operationsverstärker dazu.
10) Endlich werden die Ströme zum Analog/Digitalwandler gesendet und dort in 12 bzw. 14bit Datenwerte umgewandelt. Hier entsteht Read Noise. Diese Werte kommen gemeinsam mit den Filterwerten des Bayerfilters in das RAW File. lt. einigen Physikern in dieser Diskussion, sind Canon Sensoren eher mittelmäßig bezüglich Empfindlichkeit des Sensors, aber sie weisen eine sehr niedrigen "Read Noise" level auf - damit kann die nachfolgende digitale Signalverarbeitung leichter "bessere" Bilder bei hohen ISO Werten produzieren.
11) Ab hier beginnt die digitale Signalverarbeitung - mit dem Ziel das technische Rauschen des Sensors in den Griff zu bekommen.

Ist mittlerweile ein komplexes Thema das m.M. nur in Summe betrachtet werden kann.

LG und Gute Nacht,
Andy

PS: Ich habe bereits eine D200 und bekomme nächste Woche die D300 :)
 
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Hallo Inge.

Ich bin übrigens nicht von Nikon zum werben hier. Ich hätte vorher meine Hand für die D200 ins Feuer gelegt! Mit ISO 100 - 400 macht sie tolle Aufnahmen! Wann braucht man mehr? Dann gibt es noch gute Stative! Das ist auch mein momentaner Standpunkt!
Schau Dir aber einfach mal die Bilder deiner D300 im Laden an. Einige Händler haben sie schon! Wie ich es jetzt beurteilen kann rauscht sie kaum. Dieses würde zwar der Literatur widersprachen, liegt wahrscheinlich auch an der Bildnachverarbeitung.
Jetzt ist die Frage wie sind ISO 200 und ISO 100 mit LOW3 im Vergleich!

Cheers
Stephan
 
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Lavendel schrieb:
Hallo Stephan,
genau diese Widersprüche hinsichtlich Bildrauschen sind mir ja unklar.

Wenn man einen neuen CCD-Sensor entwickelt hätte, wäre der sicher mindestens auf dem gleichen Niveau mit dem der D300. Man muss bedenken, dass die Technik des D200-CCDs schon ein paar Jahre alt ist.
 
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Also inzwischen - nicht zuletzt durch Eure Beiträge - habe ich für mich entschieden, dass es doch bei der D 300 bleibt. Ich hatte nämlich die D 200 bereits und bei vielen Bildern mit dem sogenannten - blooming - im Wolkenbereich Schwierigkeiten (mache überwiegend Landschaftsaufnahmen), das wäre dann ja wohl kein Thema mehr. Wenn dann auch noch wie Andy schreibt, sehr viele Faktoren bei einer Kamera zusammenkommen um das Ergebnis einer optimalen Bildqualität zu haben (die bisherige D2X ist ein Beweis dafür) bin ich mit wir wieder im Reinen.

Also vielen herzlichen Dank, noch einen schönen Wochenanfang,
servus Inge
 
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Hallo Inge,

das Problem das Du mit den Wolken hast ist kein Blooming, sondern eine Auswirkung der beschränkten Dynamik und daraus resultierender Überbelichtung der Wolken. Das wird auch bei der D300 nicht anders sein.

Grüßle Michel
 
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Hallo Inge,

also wenn man es theoretisch betrachtet stimmt es, dass CCDs prinzipiell weniger rauschen als CMOS-Sensoren, dafür aber eher zum Blooming neigen. Soweit zur Theorie.

In der Praxis gibt es soviel andere Einflußfaktoren für die Bildqualität, dass diese Überlegungen fast keine Rolle spielt. In der Formel 1 würde man sagen, dass das "Gesamtpaket" stimmen muß, um eine gute Leistung zu bringen. Um die zu beurteilen, solltest Du vielleicht einfach mal die ersten echten Vergleichstests abwarten, die sicherlich in den nächsten Wochen erscheinen werden.

Was den Vergleich D200 vs. D300 angeht, kann man aber schon heute sicherlich sagen, dass die D300 einen Quantensprung darstellt. Ich habe sie am Donnerstag ausprobieren können und bin begeistert (morgen müßte ich endlich meine Vorbestellung erhalten).

Apropos Wolkenbilder und Dynamik. Die D300 hat jetzt 14 Bit Farbtiefe statt wie bisher 12 Bit. Wenn dieser nominelle Wert aus dem A/D-Wandler in der Bearbeitungskette auch "hinten rauskommt", dann hast Du bei dieser Kamera also einen 8fach höheren Dynamikumfang. Wenn man bedenkt, dass der CMOS-Sensor ja nicht zum Blooming neigt, dann solltest Du also erstklassige Wolkenbilder mit der D300 aufnehmen können. Aber das ist nur eine Vermutung. Am besten gehst Du bei geeignetem Wetter in einen Shop und bittest um eine Testaufnahme mit der D300.

Gruß,
<christian/>
 
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<christian/> schrieb:
Apropos Wolkenbilder und Dynamik. Die D300 hat jetzt 14 Bit Farbtiefe statt wie bisher 12 Bit. Wenn dieser nominelle Wert aus dem A/D-Wandler in der Bearbeitungskette auch "hinten rauskommt", dann hast Du bei dieser Kamera also einen 8fach höheren Dynamikumfang.

Christian, ob 12 oder 14bit sagt noch nichts über den Dynamikumfang aus. Diese Zahl gibt lediglich an, wie viele Quantisierungsstufen der A/D Wandler hat bzw. mit welcher Genauigkeit der Wandler arbeiten kann. Wie groß der Dynamikbereich letzendlich ist, hängt dann noch von der Größe einer Quantisierungsstufe ab.
 
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<christian/> schrieb:
Die D300 hat jetzt 14 Bit Farbtiefe statt wie bisher 12 Bit. Wenn dieser nominelle Wert aus dem A/D-Wandler in der Bearbeitungskette auch "hinten rauskommt", dann hast Du bei dieser Kamera also einen 8fach höheren Dynamikumfang.


Servus Christian, das ist eine oft gehörte(gelesene) Behauptung, die nicht korrekt ist.

Vereinfacht ausgedrückt:

Dynamikumfang = Unterschied zwischen hellster und dunklester Stelle. Wobei zu beachten ist, daß die Definition der erlaubten Rauschmenge im Schwarzbereich die Dynamikberechnung beinträchtigt. Erlaubst Du viel Rauschen, hat Dein Sensor einen höheren Dynamikumfang, erlaubst Du nur geringes Rauschen wird es enger.

Ob 12 oder 14bit beschreibt nur, wie fein dieser maximale Messbereich aufgeteilt wird. Theoretisch könntest Du bei einem Supersensor mit 15 Blenden Dynamikumfang, auch nur 64 Helligkeitsunterschiede auslesen (2^6 = 6bit Auflösung). Macht zwar keinen Sinn, und soll nur als Beispiel dienen.

LG, Andy
 
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AndyE schrieb:
Dynamikumfang = Unterschied zwischen hellster und dunklester Stelle. Wobei zu beachten ist, daß die Definition der erlaubten Rauschmenge im Schwarzbereich die Dynamikberechnung beinträchtigt. Erlaubst Du viel Rauschen, hat Dein Sensor einen höheren Dynamikumfang, erlaubst Du nur geringes Rauschen wird es enger.
Hallo,

hat die D300 im Vergleich (ceteris paribus) zur D200 denn einen objektivierbar größeren Dynamikumfang oder nicht? In den technischen Daten finde ich dazu nichts oder besser gesagt: ich weiß nicht, welcher Parameter darüber Auskunft geben könnte.

Viele Grüße
Flori
 
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...hat die D300 im Vergleich (ceteris paribus) zur D200 denn einen objektivierbar größeren Dynamikumfang oder nicht?

Das lässt sich nur systematisch in einem Vergleichstest beider Kameras klären. Ceteris paribus setzt - wenn man 's denn ernst nimmt - absolut Konstanz bzw. Reproduzierbarkeit aller Einflussfaktoren voraus. Vielleicht nimmt sich eines der großen Testlabore der Sache an.

Nikon äußert sich nicht dazu. Und selbst wenn, stände ja immer latent der Verdacht im Raum, dass die Angaben geschönt sind. Mir ist nicht einmal bekannt, ob es ein international standardisiertes Messverfahren oder eine Norm gibt.

Vielleicht lässt sich auch der eine oder andere technikverliebter "professionelle" Amateurtester mit Internet-Anschluss zu einem "Urteil" hinreißen. Das erfüllt dann zwar nicht die Bedingung ceteris paribus, könnte aber zumindest und bei aller Vorsicht Anhaltspunkte liefern ;)
 
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Danke für Deine Auskunft, Jens! Scheint ja doch viel komlizierter zu sein, als ich angenommen habe. Mir schien es eigentlich naheliegend, so einen (in meinen Augen) grundlegend interessanten Aspekt als vergleichbaren Wert in den "Produktspezifikationen" abzubilden.

Dann entscheiden eben Augenschein und Erfahrungsberichte, lange dauert es ja nicht mehr.

Viele Grüße
Flori
 
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